JVM(Java虛擬機(jī))一種用于計(jì)算設(shè)備的規(guī)范，可用不同的方式（軟件或硬件）加以實(shí)現(xiàn)。編譯虛擬機(jī)的指令集與編譯微處理器的指令集非常類似。Java虛擬機(jī)包括一套字節(jié)碼指令集、一組寄存器、一個棧、一個垃圾回收堆和一個存儲方法域。

       Java虛擬機(jī)(JVM)是可運(yùn)行Java代碼的假想計(jì)算機(jī)。只要根據(jù)JVM規(guī)格描述將解釋器移植到特定的計(jì)算機(jī)上，就能保證經(jīng)過編譯的任何Java代碼能夠在該系統(tǒng)上運(yùn)行。

1.為什么要使用Java虛擬機(jī)

      Java語言的一個非常重要的特點(diǎn)就是與平臺的無關(guān)性。而使用Java虛擬機(jī)是實(shí)現(xiàn)這一特點(diǎn)的關(guān)鍵。一般的高級語言如果要在不同的平臺上運(yùn)行,至少需要編 譯成不同的目標(biāo)代碼。而引入Java語言虛擬機(jī)后,Java語言在不同平臺上運(yùn)行時不需要重新編譯。Java語言使用模式Java虛擬機(jī)屏蔽了與具體平臺 相關(guān)的信息,使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼(字節(jié)碼),就可以在多種平臺上不加修改地運(yùn)行。Java虛擬機(jī)在執(zhí)行字 節(jié)碼時,把字節(jié)碼解釋成具體平臺上的機(jī)器指令執(zhí)行。

Java運(yùn)行機(jī)制

Java程序的運(yùn)行必須經(jīng)過編寫 、編譯 、運(yùn)行 三個步驟。

編寫是指在Java開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行程序代碼的輸入，最終形成后綴名為.java的Java源文件。

編譯是指使用Java編譯器對源文件進(jìn)行錯誤排查的過程，編譯后將生成后綴名為.class的字節(jié)碼文件，這不像C語言那樣最終生成可執(zhí)行文件。

運(yùn)行是指使用Java解釋器將字節(jié)碼文件翻譯成機(jī)器代碼，執(zhí)行并顯示結(jié)果

字節(jié)碼文件是一種和任何具體機(jī)器環(huán)境及操作系統(tǒng)環(huán)境無關(guān)的中間代碼，它是一種二進(jìn)制文件，是Java源文件由Java編譯器編譯后生成的目標(biāo)代碼文件。編程人員和計(jì)算機(jī)都無法直接讀懂字節(jié)碼文件，它必須由專用的Java解釋器來解釋執(zhí)行，因此Java是一種在編譯基礎(chǔ)上進(jìn)行解釋運(yùn)行的語言。

Java解釋器負(fù)責(zé)將字節(jié)碼文件翻譯成具體硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)平臺下的機(jī)器代碼，以便執(zhí)行。因此Java程序不能直接運(yùn)行在現(xiàn)有的操作系統(tǒng)平臺上，它必須運(yùn)行在被稱為Java虛擬機(jī)的軟件平臺之上。

Java虛擬機(jī)（JVM）是運(yùn)行Java程序的軟件環(huán)境，Java解釋器就是Java虛擬機(jī)的一部分。在運(yùn)行Java程序時，首先會啟動JVM，然 后由它來負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行Java的字節(jié)碼，并且Java字節(jié)碼只能運(yùn)行于JVM之上。這樣利用JVM就可以把Java字節(jié)碼程序和具體的硬件平臺以及操作系 統(tǒng)環(huán)境分隔開來，只要在不同的計(jì)算機(jī)上安裝了針對于特定具體平臺的JVM，Java程序就可以運(yùn)行，而不用考慮當(dāng)前具體的硬件平臺及操作系統(tǒng)環(huán)境，也不用 考慮字節(jié)碼文件是在何種平臺上生成的。JVM把這種不同軟硬件平臺的具體差別隱藏起來，從而實(shí)現(xiàn)了真正的二進(jìn)制代碼級的跨平臺移植。JVM是Java平臺 無關(guān)的基礎(chǔ)，Java的跨平臺特性正是通過在JVM中運(yùn)行Java程序?qū)崿F(xiàn)的。

Java語言這種“一次編寫，到處運(yùn)行（write once，run anywhere）”的方式，有效地解決了目前大多數(shù)高級程序設(shè)計(jì)語言需要針對不同系統(tǒng)來編譯產(chǎn)生不同機(jī)器代碼的問題，即硬件環(huán)境和操作平臺的異構(gòu)問題，大大降低了程序開發(fā)、維護(hù)和管理的開銷。

需要注意的是，Java程序通過JVM可以達(dá)到跨平臺特性，但JVM是不跨平臺的。也就是說，不同操作系統(tǒng)之上的JVM是不同的，Windows平臺之上的JVM不能用在Linux上面，反之亦然。

JAVA程序運(yùn)行錯誤分析

一般來說，一個已經(jīng)投入運(yùn)營的大型項(xiàng)目出現(xiàn)問題的可能最多如下幾種情況：

1.異常的CPU使用

1)查看CPU使用率，與目標(biāo)進(jìn)程的使用情況，再查看每個內(nèi)核的使用情況?？梢暂o助定位是單個線程問題或線程池問題。

2)有時，程序在正常一段時間后，突然CPU垂直升高，那么可能與程序內(nèi)的鎖有關(guān)(如果鎖持有的時間很短，不如試試cas+yield來實(shí)現(xiàn)自旋鎖)

3)死鎖，直接導(dǎo)出調(diào)用棧，尋找問題解決。

2.異常的內(nèi)存

1)內(nèi)存泄漏，沒什么好說的，dump出堆棧查找問題

2)頻繁的GC也會導(dǎo)致性能不足，在程序經(jīng)常出現(xiàn)GC的情況下，就要注意了，調(diào)高新生代大小如果仍然不能解決則需要定位大量創(chuàng)建臨時對象的代碼(可以使用對象池技術(shù)來避免內(nèi)存重復(fù)申請的情況)

3.某個工作線程的意外終止

4.異常的IO

1)查看打開文件，IO操作占用，磁盤使用率?？梢允褂妹?df iostat 等

2)查看是否有程序占用監(jiān)聽，網(wǎng)絡(luò)使用率，可以使用命令 netstat 等

使用工具分析故障

1.jmap

jmap pid 默認(rèn)查看JAVA進(jìn)程中內(nèi)存使用相關(guān)信息

jmap -histo pid 查看內(nèi)存中活躍的實(shí)例數(shù)量

jmap -dump:format=b,file=（文件名） pid 完整導(dǎo)出java程序內(nèi)存。完整分析分三個流程，在程序初始化完畢后執(zhí)行一次 jmap -dump:format=b,file=a.bin 然后在內(nèi)存占用開始出現(xiàn)上漲的時候執(zhí)行一次，最后等達(dá)到上限后再執(zhí)行一次，用JHat或者第三方工具來打開dump文件。

3.jstack或者JCONSOLE

默認(rèn) 可以查看進(jìn)程調(diào)用棧信息，用來分析IO超時，死鎖，或者其他情況。程序出現(xiàn)異常必須要分析的信息，可以輔助問題的定位和排除。

jstat -gc pid gaptime 查看GC相關(guān)信息

jstat -compiler pid 查看實(shí)時編譯信息

4.kill -3

同上，適用于沒有安裝develop工具的服務(wù)器，可以輸出調(diào)用棧信息和部分GC信息

5.iftop 查看網(wǎng)口
查看網(wǎng)絡(luò)出入流量與目標(biāo)服務(wù)器之間的流量，可以輔助排查是否由攻擊引起的

 pstack 虛擬機(jī)堆棧

需要安裝gdb，一般用于檢查c/c++程序，在某些虛擬機(jī)級錯誤的時候。

總結(jié)

Java程序的執(zhí)行過程，必須經(jīng)過先編譯，后解釋兩個步驟。有關(guān)Java程序運(yùn)行機(jī)制及錯誤分析的介紹就到這里，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以參閱本站其他專題，在此希望大家對本站多多支持。

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